彈簧設計及基礎知識

1、彈簧知識簡介1、 功用1） 控制機械運動（內(nèi)燃機中的閥門彈簧，離合器中的控制彈簧）；2） 吸收振動和沖擊能量（緩沖彈簧，聯(lián)軸器中的吸振彈簧）3） 儲蓄能量（鐘表彈簧）4） 測量力的大?。◤椈沙樱?） 在電器中，彈簧常用來保證導電零件的良好接觸或脫離接觸。2、 種類按受力性質(zhì)，分為拉簧、壓簧、扭簧和彎曲彈簧；按形狀，分為螺旋彈簧、碟形彈簧、環(huán)形彈簧、板彈簧、盤簧等壓縮彈簧拉伸彈簧扭轉彈簧蝸卷彈簧板彈簧片彈簧3、 材料彈簧材料應具有高的彈性極限、疲勞極限、沖擊韌性和良好的熱處理性能。在選擇彈簧材料時，應考慮到彈簧的使用條件、功用及其重要程度。所謂使用條件是指載荷性質(zhì)、大小及其循環(huán)特性，工作溫度和周

2、圍介質(zhì)情況。鋼是最常用的彈簧材料。受力較小又要求防腐蝕、防磁等特性時，可以采用有色金屬。彈簧的疲勞強度和抗沖擊強度在很大程度上取決于彈簧的表面狀況，所以彈簧材料的表面必須光潔，沒有裂縫和傷痕等缺陷。非金屬彈簧材料主要是橡膠，近年來正發(fā)展用塑料制造彈簧。4、 彈簧制造彈簧卷繞方法有冷卷法和熱卷法。彈簧絲直徑在8mm以下的用冷卷法，以上用熱卷法。冷態(tài)下卷制的彈簧多用冷拉的、經(jīng)預熱處理的優(yōu)質(zhì)碳素彈簧鋼絲，卷成后一般不再經(jīng)淬火處理，只經(jīng)低溫回火以消除內(nèi)應力。在熱態(tài)下卷制的彈簧卷成后必須經(jīng)過熱處理。在彈簧制成后，如再進行一次強壓處理一般可提高其承載能力25。若經(jīng)過噴丸處理則可提高承載能力20，使用壽命2

3、2.5倍。強壓處理是使彈簧在超過極限載荷下受載6h48h，從而在彈簧絲內(nèi)產(chǎn)生塑性變形和有益的殘余應力，由于殘余應力的符號與工作應力相反，因而彈簧在工作時的最大應力（實線）比未經(jīng)強壓處理的彈簧（虛線）小，所以可提高彈簧的承載能力。強壓處理是彈簧制造的最后一道工序。為了保持有益的殘余應力，強壓后的彈簧不允許再進行任何熱處理。同理，經(jīng)強壓處理的彈簧也不宜在較高溫度（150450）和長期振動的地方應用。由于金屬的性質(zhì)，冷作變形會使腐蝕過程加速，因此在有腐蝕性介質(zhì)的環(huán)境中也不宜采用強壓處理的彈簧。噴丸強化：它是在受噴材料的再結晶溫度下進行的一種冷加工方法，加工過程由彈丸在很高速度下撞擊受噴工件表面而完成

4、。噴丸可應用于表面清理、光整加工、噴丸校形、噴丸強化等。其中噴丸強化不同于一般的噴丸工藝，它要求噴丸過程中嚴格控制工藝參數(shù)，使工件在受噴后具有預期的表面形貌、表層組織結構和殘余應力，從而大幅度地提高疲勞強度和抗應力腐蝕能力。 部分彈簧處理工藝術語整定處理 Setting 又稱“立定處理”。將熱處理后的壓縮彈簧壓縮到工作極限載荷下的高度或壓并高度（拉伸彈簧拉伸到工作極限載荷下的長度，扭轉彈簧扭轉到工作極限扭轉角），一次或多次短暫壓縮（拉伸、扭轉）以達到穩(wěn)定彈簧幾何尺寸為主要目的的一種工藝方法。 加溫整定處理 Hot-setting 又稱“加溫立定處理”。在高于彈簧工作溫度條件下的立定處理。 強壓

5、處理 Compressive pre stressing 將壓縮彈簧壓縮至彈簧材料表層產(chǎn)生有益的與工作應力反向的殘余應力，以達到提高彈簧承載能力和穩(wěn)定幾何尺寸的一種工藝方法。 加溫強壓處理 Hot-compressive prestressing 在高于彈簧工作條件下進行的強壓處理 強拉處理 tension prestressing 將拉伸彈簧拉伸至彈簧材料表面產(chǎn)生有益的與工作應力反向的殘余應力，以提高彈簧承載能力和穩(wěn)定其幾何尺寸的一種工藝方法。 加溫強拉處理 Hot tension prestressing 在高于彈簧工作溫度條件下進行的強拉處理 強扭處理 torsion prestress

6、ing 將扭轉彈簧扭轉至彈簧材料表層產(chǎn)生有益的與工作應力反向的殘余應力，以提高彈簧承載能力和穩(wěn)定其幾何尺寸的一種工藝方法。 加溫強扭處理 Hot torsionprestressing 高于彈簧工作溫度條件下進行的強扭處理。5、 圓柱螺旋壓縮彈簧圓柱螺旋彈簧有壓縮彈簧、拉伸彈簧、扭轉彈簧三種。這幾種彈簧基本構成部分完全相同，只是端部結構有所不同。彈簧工作前，通常預受一壓縮力F1,使其可靠的穩(wěn)定在安裝位置上，F(xiàn)1稱為彈簧的最小載荷。F3為彈簧的極限載荷，亦即在F3作用下彈簧絲內(nèi)的應力達到了彈簧材料的屈服極限。彈簧的最小載荷通常取為：F1=(0.10.5Fmax. Fmax則由機構的工作條件決定。一般Fmax小于等于0.8F3.彈簧兩端各有0.751.25圈與彈簧座相接觸的支承圈，俗稱死圈，死圈不參加彈簧變形，其端面應垂直于彈簧軸線。常見并緊死圈的端部形式有并緊不磨平端和并緊磨平端。在受變載荷的重要場合中，應采用并緊磨平端。死圈的磨平長度應不小于一圈彈簧圓周長度的四分之一，末端厚度應約等于0.25d.計算項目壓縮彈簧拉伸彈簧彈簧平均直徑D2D2=Cd彈簧內(nèi)徑D1D1=D2-d彈簧外徑DD=D2+d實際圈數(shù)nn=n+2（0.751.75）n=n彈簧節(jié)距ppd+max/n+D2/3 D2/2pd彈簧螺旋角Arctan p/D269度自由長度H0并緊不磨平端：H0=p+(n-